Квантовый скачок: как квантовые датчики совершают революцию в робототехнике

Посетите нашу библиотеку по запросу, чтобы просмотреть сеансы VB Transform 2023. Зарегистрируйтесь здесь.

Недавний фильм «Человек-муравей» отлично справился с задачей освещения квантов, но будущее квантовой науки сияет даже ярче, чем фантастика. Одно из приложений — квантовые датчики — уже лежит в основе некоторых наиболее важных систем и технологий в нашем мире — яркими примерами являются системы глобального позиционирования (GPS) и сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Квантовый Датчики и квантовый искусственный интеллект — это только начало: роботы теперь тоже проходят обработку квантовыми датчиками. Квантовые датчики улучшат работу роботов и то, как мы их применяем для решения важных задач XXI века.

Современные технологии полны датчиков, которые измеряют тепло, свет, движение, давление или другие аспекты физической среды. Квантовые датчики добавляют что-то новое. Они используют квантовые свойства поведения частиц на атомном уровне, чтобы обнаружить крошечные движения или изменения в гравитационных, электрических или магнитных полях.

Поскольку квантовые датчики работают в таком небольшом масштабе, они могут чрезвычайно точно измерять свет или другие наблюдаемые явления. Это также означает, что они могут обеспечить высокоточные и стабильные измерения, поскольку они измеряют такие свойства, как структура атомов или спины атомных частиц, которые никогда не меняются.

VB Transform 2023 по требованию

Вы пропустили сеанс VB Transform 2023? Зарегистрируйтесь, чтобы получить доступ к библиотеке по требованию для всех наших избранных сессий.

Эта точность и надежность делают квантовые датчики очень полезными. Они следят за тем, чтобы ход атомных часов соответствовал ритму времени, и это качество делает их основой GPS и других систем позиционирования, навигации и синхронизации (PNT). Они также широко используются в сканерах МРТ, чтобы предоставить врачам высокодетализированные диагностические изображения. И они также помогают улучшить экологические данные, доступные ученым и промышленности, что является жизненно важным аспектом глобальных усилий по устойчивому развитию.

Однако важно отметить, что иногда такая точность и чувствительность могут оказаться менее полезными. Это потому, что это приводит к большому количеству шума в данных. Шумные данные — это проблема, которую такие команды, как наша команда EY по квантовым данным, решают, внедряя искусственный интеллект для отделения информации от шума.

Фактически, объединение квантового зондирования с другими технологиями — это стратегия с большим потенциалом. Хорошим примером является квантовое зондирование и робототехника. Крошечный размер большинства квантовых датчиков, а также их высокая чувствительность уже привели к их использованию в качестве тактильных чувствительных элементов в оптоволоконных кабелях для роботизированных манипуляторов, помогая роботизированной руке воспринимать окружающую среду, получая точную информацию о давлении, вибрации, температуре или текстура.

Появляются и другие потенциальные применения этой мощной комбинации. Например, мы начинаем видеть квантовые датчики в сочетании с мобильными роботами. Информация об окружающей среде, обнаруженная датчиками, например небольшие изменения температуры или магнитных полей, может позволить роботу совершать более точные движения и решения, а также собирать ценные данные для других целей.

Мы сами проверили это, прикрепив квантовый датчик к Споту, четвероногому роботу, предназначенному для передвижения и сбора данных. Квантовый датчик, который мы протестировали, предназначен для измерения типа света, влияющего на рост растений, называемого фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Точнее, датчик измеряет количество фотосинтетически активных фотонов в определенном месте в определенный момент времени, чтобы увидеть, сколько ФАР получит растение в этом месте.

Поскольку датчик прочный и надежный в таких средах, как теплицы с искусственным освещением, как под водой, так и под землей, его подключение к мобильным роботам, таким как Spot, имеет ценный потенциал в сельском хозяйстве, где мониторинг и управление освещением жизненно важны. Это также может помочь смоделировать возникающие крупномасштабные биоэкосистемы, такие как плантации в пустыне или подземные фермы, чтобы использовать их для решения проблемы глобальной продовольственной безопасности.